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7/17/2019 Tema 3-1 Carbihidratos
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TEMA 3-1TEMA 3-1
CarbohidratosCarbohidratos
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2
CarbohidratosCarbohidratos• CarbohidratoCarbohidrato: un polihidroxialdehído o
polihidroxicetona, o una sustancia que por
hidrlisis !enera este tipo de co"puestos#
•
Monosac$ridoMonosac$rido: un carbohidrato que puede serhidroli%ado a un si"ple carbohidrato
• "onosac$ridos tienen una &r"ula !eneral CCnn''2n2n((nn,
donde nn )aría desde 3 a *
• aldosaaldosa: un "onosac$rido que tiene un !rupo aldehído#• cetosacetosa: un "onosac$rido que tiene un !rupo cetona#
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Monosac$ridosMonosac$ridos• +os "onosac$ridos se clasi&ican atendiendo a su
n"ero de $to"os de carbono:
hexosa
heptosaoctosa
triosatetrosa
pentosa
FórmulaNombre
C3 H6 O3C4 H8 O4
C5 H10 O5
C6 H12 O6
C7 H14 O7C8 H16 O8
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Monosac$ridosMonosac$ridos• 'a sola"ente dos triosas
• A "enudo aldo- ceto- se o"iten estos co"puestosse no"bran si"ple"ente co"o triosas
• Aunque esta desi!nacin no di!a la naturale%a del !ru-
po carbonilo, indica el n"ero de carbonos
ihi!roxiacetona#una cetotriosa$
%liceral!eh&!o#una al!otriosa$
CHO
CHOH
CH2 OH
CH2 OH
C'O
CH2 OH
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.
Monosac$ridosMonosac$ridos• /liceraldehído contiene un estereocentro
existen un par de enanti"eros
#($)%licer)al!eh&!o
#*$)%licer)al!eh&!o
CHO
C
CHO
CH OH
CH2 OH CH2 OH
HHO
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0
roecciones de ischer roecciones de ischer • roeccin ischerroeccin ischer : "uestra la representacin,
en dos di"ensiones, de la con&i!uracin de un
estereocentro tetrahdrico
•
líneas hori%ontales: enlaces proectados hacia &uera#• líneas )erticales:enlaces proectados hacia dentro#
#*$)%liceral!eh&!o
CHO
CH OH
CH2 OH
#*$)%liceral!eh&!o
Con+ersión enuna pro,ección
!e Fischer H OH
CHO
CH2 OH
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5,+ Monosac$ridos5,+ Monosac$ridos• En 1*61, E"il ischer hace una asi!nacin arbi-
traria de 5- +- a los enanti"eros del
!liceraldehído
-)%liceral!eh&!o)%liceral!eh&!o
.α/25 ' 135
.α/25 ' )135
CHO
CH2 OH
OHHCHO
CH2 OH
HHO
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*
5,+ Monosac$ridos5,+ Monosac$ridos• 5e acuerdo con la propuesta de ischer
• 5-"onosac$rido5-"onosac$rido: un "onosac$rido,que se escribe en
proeccin de ischer,con el -(' del penlti"o
carbono a la derecha
• +-"onosac$rido+-"onosac$rido: un "onosac$rido,que se escribe en
proeccin de ischer,con el -(' del penlti"o
carbono a la i%quierda#
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• E7e"plos:• de dos 5-aldotetrosas
• de dos 5-aldopentosas
5,+ Monosac$ridos5,+ Monosac$ridos
)ritrosa )reosa )*ibosa 2)esoxi))ribosa
CHO
CH2 OH
OHHOHH
CHO
CH2 OH
HHOOHH
CHO
CH2 OH
OHHOHHOHH
CHO
CH2 OH
HHOHHOHH
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5,+ Monosac$ridos5,+ Monosac$ridos• 9 de tres 5-aldohexosas
CHO
CH2 OH
OHHHHOOHHOHH
)%lucosamina)%lucosa
)%alactosa
CHO
CH2 OH
OHHHHOHHOOHH
CHO
CH2 OH
NH2HHHOHHOOHH
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Estructura CíclicaEstructura Cíclica• +os "onosac$ridos presentan !rupos hidroxilo
carbonilo en la "is"a "olcula, encontr$ndose
en la naturale%a nor"al"ente co"o he"iacetales
cíclicos de cinco seis "ie"bros
• carbono ano"ricocarbono ano"rico : el nue)o estereocentro que
resulta de la &or"acin del he"iacetal cíclico
• an"erosan"eros: carbohidratos que se di&erencian en la
con&i!uracin del carbono ano"rico
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roecciones de 'aorthroecciones de 'aorth• roecciones 'aorth
• 'e"iacetales de cinco- seis-"ie"bros son
representados co"o pent$!onos hex$!onos planos,
se!n el caso, )istos por el borde
• +a representacin "$s co"n es con el carbono
ano"rico a la derecha del oxí!eno he"iacet$lico que
se encuentra detr$s
• +a desi!nacin β- cuando el -(' del carbono
ano"rico es cis respecto al -C'2(' ter"inal;α
-cuando es trans
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)%lucosa
β))%lucopiranosa # β))%lucosa$
C
H OH
HHO
HOH
H
CH2 OH
OH
OH# α$
H OH
H
HO
H H
OH
H
CH2 OH
O
O
H
H
H OH
H
HO
H OH# β$
OH
H
CH2 OH
O
α))%lucopiranosa # α))%lucosa$
Carbono anomrico
5
5 5
5
CHO
CH2 OH
OHH
HHOOHHOHH
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roecciones de 'aorthroecciones de 'aorth• Anillos de he"iacetal de seis-"ie"bros son
no"brados por el su&i7o -piranosapiranosa-
• Anillos de he"iacetal de cinco-"ie"bros son
no"brados por el su&i7o -&uranosa&uranosa-
OO
iranoFurano
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1.
# Con&or"acionales# Con&or"acionales• +os anillos de cinco "ie"bros est$n cerca de ser
planos por lo que las proecciones de 'aorth ade-
cuadas est$n representadas por &uranosas
OH# α$
O H
HHO OH
H H
α))*ibouranosa
#α))*ibosa$
O
H
OH# β$
HHO OH
H H
β))*ibouranosa
# β))*ibosa$
HOCH2 HOCH2
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# Con&or"acionales# Con&or"acionales• ara los anillos de seis "ie"bros, piranosas, la
con&or"acin silla es la "$s adecuada
β))%lucopiranosa#conormación silla$
O
CH2 OH
HOHO
OH OH (β)
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# Con&or"acionales# Con&or"acionales• Al co"parar las orientaciones de los !rupos de los
carbonos 1-. en la proecciones de 'aorth en la
representacin de β-5-!lucopiranosa se constata que
los !rupos -(' est$n alternados a cada lado del plano#
β))%lucopiranosa#conormación silla$
OCH2 OH
HOHO
OH OH # β$
β))%lucopiranosa#pro,ección Haorth$
H
H OH
HHO
H OH #β$
OH
HCH2 OH
O
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1*
MutarrotacinMutarrotacin• MutarrotacinMutarrotacin: el ca"bio en la <
α]
rotacin especi&ica que ocurre con las &or"as α o β de loscarbohidratos se debe a la existencia de unequilibrio entre a"bas &or"as#
802
802
528
1507
β))9alactosa
α))9alactosa
.α/ !espusmutarrotación#9ra!os$
.α/:onosac;ri!o
< presente enel e=uilibrio
28
72
64
36))9lucosa
β))9lucosa1120
187
527
527
#9ra!os $
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44
4
#α
) )%alactosa$#β
) )%alactosa$ α
) )%alactopiranosaβ
))%alactopiranosa
)%alactosa
CH
OHHO
HO
CH2 OH
OOH
OH #α$OH
HO
HO
OCH2 OH
OCH2 OH
HO
HO
OH OH # β$
.α/25 ' 528
.α/25 ' 1507
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ropiedades ísicasropiedades ísicas•
+os "onosac$ridos son slidos cristalinos coloreados,"u solubles en a!ua,pero poco solubles en etanol#
• +a si!uiente tabla indica dul%ores relati)os =el a%car
de "esa > 188 es el dul%or de re&erencia?
:onosac;ri!os, !isac;ri!os
Otros Carbohi!ratos>9entes !ulcorantes
)ructosa 174
)9lucosa 74
)9alactosa 022
sacarosa #a?@car mesa$ 100
lactosa #a?@car!e leche$ 016
:iel A7
:ela?a 74Barabe !e 9rano 74
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or"acin de !licsidosor"acin de !licsidos• /licsido/licsido: es un carbohidrato en el que el -(' del
carbono ano"rico es ree"pla%ado por -(@
Metil β-5-!lucopiransido ="etil β-5-!lucsido?
O
CH2 OH
HOH
OCH3 #β$H
HOH
OHH
H
OCH
2
OHHO
HO
OH OCH3 #β$
ro,ección HaorthConormación silla
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/licsidos/licsidos
• Enlace !licosídicoEnlace !licosídico: el enlace del carbono ano"-
rico del !licsido a un !rupo -(@
• /licsidos se no"bran e"pe%ando por el !rupo
alquil o aril unido al oxí!eno se!uido por el
no"bre del carbohidrato ree"pla%ando la
ter"inacin -aa por -idoido
•"etil
β
-5-!lucopiransido• "etil α-5-ribo&uransido
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-/licsidos-/licsidos• El carbono ano"rico de un he"iacetal cíclico
reacciona con un !rupo -' de una a"ina para
dar un -!licsido
• -!licsidos unidos con bases co"o la purina o la
piri"idina son las unidades estructurales de los $cidosnuclicos
HN
N
O
O
H
N
N
NH2
O
H
HN
N
O
O
H
CH3
racilo imi!ina Citosina
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-/licsidos-/licsidos
N
N N
N
NH2
H>!enina
Carbonoanomrico
H
H
HOHOCH2
HO OH
NH2
O
N
N
H
HN
N N
NO
H
H2 N
%uanina nlace β N)9licos&!ico
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2.
@educcin a alditoles@educcin a alditoles• El !rupo carbonilo de un "onosac$rido puede
ser reducido a !rupo hidroxilo por una )ariedad
de a!entes reductores, incluso aB'4 '2 M
Ni
)%lucitol#)(orbitol$
)%lucosa
H2
CHO
CH2 OH
OHHHHOOHHOHH
CH2
OH
CH2 OH
OHHHHOOHHOHH
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(xidacin a $cidos(xidacin a $cidos• El !rupo -C'( de una aldosa puede oxidarse a
!rupo -C(2' usando las soluciones de Tollens,
de Benedict o de ehlin!
recipita!o !espeDo !e plata
O
O
*CH
> 9 # N H3 $ 2 *CO
)NH4
> 9
(olución !e ollens
NH3 E H2 O
tampón citrato otartrato
recipita!os!e sóli!os roDos
O
Cu 2 *CO)Cu 2 O
O*CH
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2
(xidacin a $c# aldnicos(xidacin a $c# aldnicos• +as 2-cetosas ta"bin son oxidadas por estos
reacti)os porque, en estas condiciones, las 2-
cetosas est$n en equilibrio con sus aldosas
is"eras
al!osaen)!iol2)cetosa
CH2 OH
C'O
CH2 OH
C)OH
CH2 OH
CHOH
CHOH
CH2 OH
CHO
#CHOH$ n #CHOH$ n #CHOH$ n
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2*
Ensao de !lucosaEnsao de !lucosa
• El procedi"iento analítico "$s reali%ado a
"enudo en los laboratorios de an$lisis quí"ico
clínico es la deter"inacin de !lucosa en la
san!re, la orina, u otro &luido biol!ico#• Esta necesidad sur!e debido a la incidencia alta
de diabetes en la poblacin#
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Ensao de !lucosaEnsao de !lucosa•
El "todo de la !lucosa oxidasa esco"pleta"ente especí&ico para la 5-!lucosa
9lucosaoxi!asa
>ci!o )%lucónico
β) )%lucopiranosa
OHOH
HOHO
CH2 OHO
H2 O2
O2 H2 O
CO2 H
CH2 OH
OHHHHO
OHH OHHeróxi!o !ehi!ró9eno
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Ensao de /lucosaEnsao de /lucosa• (2 es reducido a perxido de hidr!eno '2(2
• +a concentracin de '2(2 es proporcional a la
concentracin de !lucosa en el e7e"plo
• El perxido de hidr!eno '2(2 producido se e"plea
co"o a!ente oxidante de la o-toluidina, trans&or"$n-dola a un producto coloreado, cua concentracin es
deter"inada espectro&oto"trica"ente
peroxi!asapro!ucto colorea!oo)tolui!ina H2 O2 H2 O
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31
Ac# ascrbico =Dita"ina C?Ac# ascrbico =Dita"ina C?• El $cido +-Ascrbico =)ita"ina C? es sinteti%ado
bioquí"ica e industrial"ente a partir de 5-!lucosa
CHO
CH2 OH
OHH HHOOHHOHH
)%lucosa
CH2 OH
OHH
HHO
O
OH
(&ntesis bio=u&mica
e in!ustrial
ci!o -)ascórbico#Gitamina C$
O
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32
Ac# ascrbico =Dita"ina C?Ac# ascrbico =Dita"ina C?• e puede oxidar &$cil"ente a $cido +-
dehidroascrbico#
• A"bos co"puestos son &isiol!ica"ente acti)os,
encontr$ndose en la "aoría de los &luidos corporales#
CH2 OH
OHH
HHO
OO
OH
CH2 OH
OHH
HO
OO
Oci!o -)>scórbico #Gitamina C$
ci!o -)ehi!roascórbico
oxi!ación
re!ucción
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MaltosaMaltosa• e obtiene a partir de la "alta, la cebada otros
cereales#
O
OHHO
HO
CH2 OH
O O
OHHO
CH2 OH
OH
enlace α−1E4)9licos&!ico
β)maltosa puesto =ueeste 9rupo OH est; en β
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34
β
-Maltosa-Maltosa
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3.
+actosa+actosa• El principal a%car presente en la leche
• .F - *F en la leche hu"ana, 4F - .F en la de )aca
O
OHHO
OHCH2 OH
O O
OH
HO
CH2 OH
OH
enlace β)1E4)9licos&!ico
β)lactosa por=ueeste )OH es beta
ni!a! !e )9alactosani!a! !e )9lucosa
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30
β
-+actosa-+actosa
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3
A%car A%car • A%car de "esa, del 7u!o de la caGa de a%car
la re"olacha
O
OHHO
HOCH2 OH
O
enlace α)1E2)9licos&!ico
ni!a! !e β−)9lucopiranosa
O
CH2 OH
HCH2 OH
OH H
H HO
1
1
2
ni!a! !e β))ructouranosa
enlace β)2E1)9licos&!ico
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3*
ustancias del /rupoustancias del /rupo
san!uíneosan!uíneo• +as "e"branas de clulas del plas"a de
ani"ales tienen un !ran n"ero de pequeGos
carbohidratos• estos carbohidratos unidos a la super&icie de la
"e"brana plas"$tica son los responsables del
"ecanis"o de reconoci"iento celular, actuando co"o
antí!enos deter"inantes#antí!enos deter"inantes#• el pri"ero descubierto de estos deter"inantes
anti!nico son las sustancias del !rupo san!uíneo#sustancias del !rupo san!uíneo#
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36
iste"a AB( de Clasi&icaciniste"a AB( de Clasi&icacin
• En el siste"a AB(, los indi)iduos son clasi&ica-
dos se!n cuatro !rupos san!uíneos: A, B, AB,
(• +a base bioquí"ica de esta clasi&icacin, a ni)el
celular, es un !rupo de carbohidratos relati)a"ente
sencillos, unidos a la "e"brana plas"$tica#
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Clasi&icacin AB( an!reClasi&icacin AB( an!re
N>%al %al N>%lu :embrana Celular
!e eritrocito α)1E4)$
β)1E3)$ β)1)$
Fuc
α)1E2)$
N>%al ' N)acetil))9alactosamina%al ' )9alactosa
N>%lu ' N)acetil))9lucosaminaFuc ' -)ucose
(i altasan9re tipo O
)9alactose enla san9re !e tipo I
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41
+-ucosa+-ucosa• +-&ucosa es sinteti%ada bioquí"ica"ente a partir
de 5-!lucosa ?
CHO
OH
CH3
HHOOHH
HHHO
n -)monosac;ri!o
por=ue el )OH est; a laJ?=uier!a en la pro,eciónFischer
n +e? !e )CH2OH
C6 es )CH 3
-)Fucosa
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42
Al"idnAl"idn• +as plantas lo usan co"o ener!ía de
al"acena"iento
• e pueden separar dos &racciones:a"ilosa a"ilopc-
tina# En la hidrlisis co"pleta da sola"ente 5-!lucosa
• A"ilosaA"ilosa est$ &or"ada por anillos enla%ados de "$s de
4888 unidades de 5-!lucosa unidos por enlaces α-1,4-
!licosídicos#
• A"ilopectina:A"ilopectina: olí"ero "u bi&urcado de 5-!lucosa#
+as cadenas consisten en 24-38 unidades de 5-!lucosaunidas se!n enlaces α-1,4-!licosídicos ra"as
bi&urcadas creadas por enlaces α-1,0-!licosídicos
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/lic!eno/lic!eno• Es la reser)a de carbohidratos en los ani"ales
• Hn polí"ero no lineal de unidades de 5-!lucosa unidas
por enlaces α-1,4- α-1,0-!licosídicos#
• +a cantidad total de !lic!eno en el cuerpo de un
adulto bien ali"entado es aproxi"ada"ente 3.8 !
repartidos casi i!ual"ente entre el hí!ado los
"sculos#
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CelulosaCelulosa
• +a celulosa es un polí"ero lineal de unidades de
5-!lucosa unidas por enlaces β-1,4-!licosídicos#
• Esto tiene un peso "edio "olecular de 488#888 ,
correspondiendo aproxi"ada"ente a 2*88 unidades de5- !lucosa por "olcula#
• El ran el ran de acetato son obtenidos
quí"ica"ente a partir de celulosa "odi&icada